JP2007115751A - Substrate heating heater system, vacuum processor, temperature control method, and thin film manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板加熱ヒータシステム、真空処理装置、温度制御方法、及び薄膜製造方法に関する。 The present invention relates to a substrate heater system, a vacuum processing apparatus, a temperature control method, and a thin film manufacturing method.
真空処理装置としてプラズマCVD(Chemical Vapour Deposition)装置、スパッタリング装置、及びドライエッチング装置が知られている。それら真空処理装置において基板が処理される際、その基板は基板加熱ヒータシステムにより加熱される。これにより、その基板は所望の基板温度になる。 As a vacuum processing apparatus, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, a sputtering apparatus, and a dry etching apparatus are known. When a substrate is processed in these vacuum processing apparatuses, the substrate is heated by a substrate heater system. This brings the substrate to the desired substrate temperature.
真空処理装置に設置する基板における面内温度の均一化は、基板上に製膜される薄膜の膜質の均一化に重要であるだけでなく、基板の反りの抑制に重要である。特に、1m×1mを越える大面積基板において、基板の面内温度分布が30℃を越えると、基板にバックリング変形が発生する場合がある。ここで、バックリング変形とは、基板の中心部と周辺部との温度差により、中心部の熱変形と周辺部の熱変形とが相違して、基板がうねるような複雑な変形を起こす現象をいう。バックリング変形が発生すると、(イ)変形が回復するには基板面内の温度分布が略均一化する必要があり、それまで長い待ち時間を要する、(ロ)変形が回復しないまま製膜すると温度分布や基板電位状態の分布のために膜質や膜厚が不均一になる、(ハ)変形が回復しないまま基板を製膜室に出入させようとすると、基板の端が製膜室内の治具にぶつかり、基板が損傷する、などの弊害が発生する。したがって、基板の大面積化に伴い、ますます基板の面内温度分布をできるだけ抑制する技術が望まれる。 The uniformity of the in-plane temperature in the substrate installed in the vacuum processing apparatus is important not only for the uniformity of the film quality of the thin film formed on the substrate, but also for the suppression of the warpage of the substrate. In particular, in a large area substrate exceeding 1 m × 1 m, if the in-plane temperature distribution of the substrate exceeds 30 ° C., buckling deformation may occur in the substrate. Here, buckling deformation is a phenomenon in which the thermal deformation of the central part differs from the thermal deformation of the peripheral part due to the temperature difference between the central part and the peripheral part of the substrate, causing a complex deformation that causes the substrate to swell. Say. When buckling deformation occurs, (a) it is necessary to make the temperature distribution in the substrate surface substantially uniform to recover the deformation, and a long waiting time is required until that time. The film quality and film thickness become non-uniform due to temperature distribution and substrate potential state distribution. (C) If the substrate is moved in and out of the film forming chamber without recovering the deformation, the edge of the substrate is not cured in the film forming chamber. It will cause bad effects such as hitting the tool and damaging the substrate. Therefore, as the area of the substrate increases, a technique for suppressing the in-plane temperature distribution of the substrate as much as possible is desired.
関連する技術として特開2004−128278号公報に、基板加熱制御システム及び基板加熱制御方法が開示されている。この基板加熱制御システムは、ヒータと、ヒータカバーと、ヒータ温度測定部と、ヒータカバー温度測定部と、入力部と、第1のPID制御部と、記憶部と、モード切替部と、制御部と、第2のPID制御部と、サイリスタとを具備する。ヒータは、基板を加熱する。ヒータカバーは、該ヒータを覆う。ヒータ温度測定部は、前記ヒータの温度を測定し、出力する。ヒータカバー温度測定部は、前記ヒータカバーの温度を測定し、出力する。入力部は、前記ヒータカバーの設定温度を入力する。第1のPID制御部は、前記ヒータカバーの温度設定値と、前記ヒータカバーの温度測定値とを受けて、該設定値と該測定値との差分変化を算出し、該差分変化に対するPIまたはPID演算を行い、第1の指令値を出力する。記憶部は、予め設定された複数の温度管理モードを記憶する。モード切替部は、前記ヒータカバーの温度測定値に基づいて、前記温度管理モードを記憶部より読み出し、前記温度管理モードを切り替える。制御部は、前記温度管理モードで制御を行い、第2の指令値を出力する。第2のPID制御部は、前記ヒータの温度測定値と、前記第1の指令値または第2の指令値とを受けて、該測定値と該指令値との差分変化を算出し、該差分変化に対するPIまたはPID演算を行い、第3の指令値を出力する。サイリスタは、前記第3の指令値に基づいて、該ヒータへの電力制御を行う。 As a related technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-128278 discloses a substrate heating control system and a substrate heating control method. The substrate heating control system includes a heater, a heater cover, a heater temperature measurement unit, a heater cover temperature measurement unit, an input unit, a first PID control unit, a storage unit, a mode switching unit, and a control unit. And a second PID control unit and a thyristor. The heater heats the substrate. The heater cover covers the heater. The heater temperature measuring unit measures and outputs the temperature of the heater. The heater cover temperature measurement unit measures and outputs the temperature of the heater cover. The input unit inputs a set temperature of the heater cover. The first PID control unit receives the temperature setting value of the heater cover and the temperature measurement value of the heater cover, calculates a difference change between the setting value and the measurement value, and performs PI or PID calculation is performed and a first command value is output. The storage unit stores a plurality of preset temperature management modes. The mode switching unit reads the temperature management mode from the storage unit based on the temperature measurement value of the heater cover, and switches the temperature management mode. The control unit performs control in the temperature management mode and outputs a second command value. The second PID control unit receives the temperature measurement value of the heater and the first command value or the second command value, calculates a difference change between the measurement value and the command value, and calculates the difference PI or PID calculation is performed for the change, and the third command value is output. The thyristor performs power control on the heater based on the third command value.
特開2005−142052号公報に、基板加熱ヒータが開示されている。この基板加熱ヒータは、複数の棒状ヒータと、前記複数の棒状ヒータの各々と接続される複数の温度制御部とを具備する。前記各々の棒状ヒータは複数の発熱部を有する。前記複数の温度制御部は前記複数の発熱部における熱流束をそれぞれ制御する。前記各々の棒状ヒータは、第1発熱部と、第2発熱部と、第3発熱部を前記複数の発熱部として含んでいても良い。そのとき、前記第2発熱部は前記第1発熱部と前記第3発熱部の間に位置する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2005-142052 discloses a substrate heater. The substrate heater includes a plurality of bar heaters and a plurality of temperature control units connected to each of the plurality of bar heaters. Each of the bar heaters has a plurality of heat generating portions. The plurality of temperature control units respectively control heat fluxes in the plurality of heat generating units. Each of the bar heaters may include a first heat generating portion, a second heat generating portion, and a third heat generating portion as the plurality of heat generating portions. At this time, the second heat generating part is located between the first heat generating part and the third heat generating part.
1m×1mを越える大面積基板にて、様々な装置の運転条件において温度分布を均一とするには、発熱部を更に細かく温度制御することが一般に行われる。しかし大きな熱容量のために、従来のPID制御では安定まで時間を要したり、隣接する発熱部の熱伝導の影響を受けてハンチングを発生したりして、生産装置に適用することに支障を生じていた。
本発明の目的は、様々な装置の運転状況において、基板を設置される装置の状態や基板加熱条件に合わせて熱流束の分布を制御することができる基板加熱ヒータシステム、並びに、それを用いた真空処理装置、温度制御方法、及び薄膜製造方法を提供することである。
In order to make the temperature distribution uniform in various apparatus operating conditions on a large-area substrate exceeding 1 m × 1 m, it is generally performed to finely control the temperature of the heat generating portion. However, due to the large heat capacity, the conventional PID control takes time to stabilize, or hunting occurs due to the heat conduction of the adjacent heat generating part, causing problems in application to production equipment. It was.
An object of the present invention is to provide a substrate heater system capable of controlling the distribution of heat flux in accordance with the state of the apparatus in which the substrate is installed and the substrate heating conditions in various apparatus operating conditions, and the use thereof It is to provide a vacuum processing apparatus, a temperature control method, and a thin film manufacturing method.
本発明の他の目的は、大面積基板に対しても、基板温度の分布が最適になるように熱流束を制御することができる基板加熱ヒータシステム、並びに、それを用いた真空処理装置、温度制御方法、及び薄膜製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a substrate heater system capable of controlling the heat flux so that the substrate temperature distribution is optimized even for a large-area substrate, as well as a vacuum processing apparatus and temperature using the substrate heater system. It is to provide a control method and a thin film manufacturing method.
本発明の更に他の目的は、大面積基板に対しても、基板温度の分布を低く抑えながら短時間で所望の基板温度に到達可能な基板加熱ヒータシステム、並びに、それを用いた真空処理装置、温度制御方法、及び薄膜製造方法を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a substrate heater system capable of reaching a desired substrate temperature in a short time while keeping the substrate temperature distribution low even for a large area substrate, and a vacuum processing apparatus using the same And a temperature control method and a thin film manufacturing method.
以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the best mode for carrying out the invention. These numbers and symbols are added with parentheses to clarify the correspondence between the description of the claims and the best mode for carrying out the invention. However, these numbers and symbols should not be used for interpreting the technical scope of the invention described in the claims.
本発明の基板加熱ヒータシステムは、複数のヒータユニット(41a〜41e)と、温度センサ(3)と、温度制御部(2)とを具備する。複数のヒータユニット(41a〜41e)は、並列に配置されている。温度センサ(3)は、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)で加熱する対象物(61)の温度を測定する。基板(62)の温度分布は基板(62)が設置されるヒータカバー(60)温度分布が略転写されるので、ヒータカバー(60)の温度分布を均一にすることが重要である。温度センサ(3)はヒータカバー(60)の温度を目標設定温度になるような適切にモニターできる位置に設置する。通常はヒータカバー(60)の温度を略均一な温度分布となるよう熱流束制御するので、ヒータカバー(60)の中央付近に温度センサ(3)設置する。温度制御部(2)は、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の発熱を制御する。前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の各々は、複数の発熱領域(A1〜A3/B1〜B3/C1〜C3/D1〜D3/E1〜E3)を備える。前記温度制御部(2)は、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)に対応して予め設定された複数の係数値(15a)と前記測定温度と設定温度とに基づいて、前記測定温度が前記設定温度になるように、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御する。この前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)に対応するそれぞれの熱流束を制御することにより、ヒータカバー(60)の温度分布が略均一となる。
本発明では、複数の発熱領域の各々に対応した係数値が予め設定されているので、一つの温度センサ(3)の測定温度と複数の係数値とを用いることで、ヒータカバー(60)の温度分布が略均一とするのに適する複数の発熱領域の各々の熱流束を容易に算出することができる。それにより、各運転状況における制御開始の初期段階から必要な熱流束を与えるので、整定時温度に到達するまでの制御が容易になると共に、温度分布も小さく抑えることが可能となる。
The substrate heater system of the present invention includes a plurality of heater units (41a to 41e), a temperature sensor (3), and a temperature controller (2). The plurality of heater units (41a to 41e) are arranged in parallel. The temperature sensor (3) measures the temperature of the object (61) heated by the plurality of heater units (41a to 41e). Since the temperature distribution of the substrate (62) is substantially transferred from the temperature distribution of the heater cover (60) on which the substrate (62) is installed, it is important to make the temperature distribution of the heater cover (60) uniform. The temperature sensor (3) is installed at a position where the temperature of the heater cover (60) can be appropriately monitored so as to reach the target set temperature. Usually, since the heat flux is controlled so that the temperature of the heater cover (60) has a substantially uniform temperature distribution, the temperature sensor (3) is installed near the center of the heater cover (60). The temperature controller (2) controls the heat generation of the plurality of heater units (41a to 41e). Each of the plurality of heater units (41a to 41e) includes a plurality of heat generating regions (A1 to A3 / B1 to B3 / C1 to C3 / D1 to D3 / E1 to E3). The temperature control unit (2) includes a plurality of coefficient values (15a) set in advance corresponding to the plurality of heat generation regions (A1 to A3, ..., E1 to E3) of the plurality of heater units (41a to 41e). ), The measured temperature, and the set temperature, so that the measured temperature becomes the set temperature, the plurality of heat generating regions (A1 to A3, ..., E1) of the plurality of heater units (41a to 41e). Each of the heat fluxes in E3) is controlled. By controlling the heat fluxes corresponding to the plurality of heat generating regions (A1 to A3,..., E1 to E3), the temperature distribution of the heater cover (60) becomes substantially uniform.
In the present invention, since coefficient values corresponding to each of the plurality of heat generation regions are set in advance, by using the measured temperature of one temperature sensor (3) and the plurality of coefficient values, the heater cover (60) The heat flux of each of the plurality of heat generation regions suitable for making the temperature distribution substantially uniform can be easily calculated. As a result, the necessary heat flux is provided from the initial stage of the control start in each operating situation, so that the control until reaching the settling temperature is facilitated, and the temperature distribution can be kept small.
上記の基板加熱ヒータシステムにおいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の各々は、平面に分布してあり、複数の発熱部(26a〜26c)を有する。すなわち、基板ヒータ(40)の加熱対象物(61)に対向する平面内に複数の発熱部を有した構造となるものを用いることが出来る。前記温度制御部(2)は、前記複数の係数値(15a)と前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱部(26a〜26c)における熱流束をそれぞれ制御する。 In the substrate heater system, each of the plurality of heater units (41a to 41e) is distributed in a plane and includes a plurality of heat generating portions (26a to 26c). That is, it is possible to use a substrate heater having a structure having a plurality of heat generating portions in a plane facing the heating object (61) of the substrate heater (40). The temperature control unit (2) is configured to generate the plurality of heating units (26a to 26c) of the plurality of heater units (41a to 41e) based on the plurality of coefficient values (15a), the measured temperature, and the set temperature. ) To control the heat flux respectively.
上記の基板加熱ヒータシステムにおいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の各々は、例えば少なくとも一つの棒状の形状をしたヒータ(20−i〜20−j、i≦j)を含む。前記棒状ヒータ(20−i〜20−j)は、複数の発熱部(26a〜26c)を有する。前記温度制御部(2)は、前記複数の係数値(15a)と前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱部(26a〜26c)における熱流束をそれぞれ制御する。 In the above substrate heater system, each of the plurality of heater units (41a to 41e) includes, for example, at least one rod-shaped heater (20-i to 20-j, i ≦ j). The rod heaters (20-i to 20-j) have a plurality of heat generating portions (26a to 26c). The temperature control unit (2) is configured to generate the plurality of heating units (26a to 26c) of the plurality of heater units (41a to 41e) based on the plurality of coefficient values (15a), the measured temperature, and the set temperature. ) To control the heat flux respectively.
上記の基板加熱ヒータシステムにおいて、前記温度制御部(2)は、前記複数の係数値(15a)と前記測定温度と前記設定温度とに加えて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)が設置される真空処理装置(100)の複数の運転モードに対応してヒータカバー(60)の温度分布が均一になるように、予め設定された複数の設定熱流束のうち、制御時の運転モードに対応する対応設定熱流束に基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御して、迅速に設定温度に変化させる。 In the substrate heater system, the temperature controller (2) includes the plurality of heater units (41a to 41e) in addition to the plurality of coefficient values (15a), the measured temperature, and the set temperature. Corresponding to the plurality of operation modes of the vacuum processing apparatus (100) to be performed, the operation mode at the time of control among the plurality of preset heat fluxes set in advance so that the temperature distribution of the heater cover (60) becomes uniform. Based on the corresponding set heat flux, the heat fluxes in the plurality of heat generating regions (A1 to A3,..., E1 to E3) of the plurality of heater units (41a to 41e) are controlled to quickly set temperatures. To change.
上記の基板加熱ヒータシステムにおいて、前記温度制御部(2)は、先行熱流束設定部(6)と、PID制御部(8)と、比率設定部(12)とを備える。先行熱流束設定部(6)は、前記複数の設定熱流束を記憶し、前記対応設定熱流束を出力する。PID制御部(8)は、前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、PI制御又はPID制御を行って制御熱流束を出力する。比率設定部(12)は、複数の基板加熱モードに対応して予め設定された前記複数の係数値の複数のグループを記憶し、前記複数のグループのうちの前記制御時の基板加熱モードに対応する対応グループを出力する。前記温度制御部(2)は、前記対応設定熱流束と前記制御熱流束と前記対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御する。 In the substrate heater system, the temperature control unit (2) includes a preceding heat flux setting unit (6), a PID control unit (8), and a ratio setting unit (12). The preceding heat flux setting unit (6) stores the plurality of set heat fluxes and outputs the corresponding set heat flux. The PID control unit (8) performs PI control or PID control based on the measured temperature and the set temperature, and outputs a control heat flux. The ratio setting unit (12) stores a plurality of groups of the plurality of coefficient values set in advance corresponding to a plurality of substrate heating modes, and corresponds to the substrate heating mode at the time of the control among the plurality of groups. Output corresponding group. The temperature control unit (2) is configured to generate the plurality of heat generating regions (A1 to A3,...) Of the plurality of heater units (41a to 41e) based on the corresponding setting heat flux, the control heat flux, and the corresponding group. , E1 to E3) are controlled respectively.
上記の基板加熱ヒータシステムにおいて、前記温度制御部(2)は、前記測定温度と前記設定温度との差が第1温度差(ΔT(c))以上のとき、前記対応設定熱流束及び前記制御熱流束に替わって、予め設定された第1起動用設定熱流束を出力する先行熱流束変更部(11)を更に備える。前記測定温度と前記設定温度との差が前記第1温度差(ΔT(c))以上のとき、以下のようである。すなわち、前記比率設定部(12)は、前記複数の基板加熱モードの一つである起動昇温モードと判断して、前記起動昇温モードに対応した前記対応グループとしての起動用対応グループを出力する。前記温度制御部(2)は、前記第1起動用設定熱流束と前記起動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御する。 In the substrate heater system, when the difference between the measured temperature and the set temperature is equal to or greater than a first temperature difference (ΔT (c)), the temperature controller (2) is configured to control the corresponding set heat flux and the control. Instead of the heat flux, a preceding heat flux change unit (11) that outputs a preset first heat setting heat flux for startup is further provided. When the difference between the measured temperature and the set temperature is equal to or greater than the first temperature difference (ΔT (c)), it is as follows. That is, the ratio setting unit (12) determines that the start temperature rising mode is one of the plurality of substrate heating modes, and outputs a start corresponding group as the corresponding group corresponding to the start temperature increasing mode. To do. The temperature control unit (2) is configured to generate the plurality of heat generating regions (A1 to A3,...) Of the plurality of heater units (41a to 41e) based on the first setting heat flux for starting and the corresponding group for starting. , E1 to E3) are controlled respectively.
上記の基板加熱ヒータシステムにおいて、前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差(ΔT(a))以上前記第1温度差(ΔT(c))未満のとき、以下のようである。すなわち、前記先行熱流束変更部(11)は、前記第1起動用設定熱流束に替わって、予め設定された第2起動用設定熱流束を出力する。前記比率設定部(12)は、前記起動用対応グループを出力する。前記温度制御部(2)は、前記第2起動用設定熱流束と前記起動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御する。 In the above substrate heater system, when the difference between the measured temperature and the set temperature is greater than or equal to a second temperature difference (ΔT (a)) and less than the first temperature difference (ΔT (c)), it is as follows. . That is, the preceding heat flux changing unit (11) outputs a preset second heat setting heat flux instead of the first heat setting heat flux. The ratio setting unit (12) outputs the activation corresponding group. The temperature control unit (2) is configured to generate the plurality of heating regions (A1 to A3,...) Of the plurality of heater units (41a to 41e) based on the second setting heat flux for starting and the corresponding group for starting. , E1 to E3) are controlled respectively.
上記の基板加熱ヒータシステムにおいて、前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差(ΔT(a))未満のとき、以下のようである。すなわち、前記先行熱流束設定部(6)は、制御時の運転モードに対応する前記対応設定熱流束を出力する。前記PID制御部(8)は、前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記制御熱流束を出力する。前記比率設定部(12)は、前記複数の基板加熱モードの一つである制御自動モードと判断して、前記制御自動モードに対応した対応グループとしての制御自動用対応グループを出力する。前記温度制御部(2)は、前記対応設定熱流束と前記制御熱流束と前記制御自動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御する。 In the above substrate heater system, when the difference between the measured temperature and the set temperature is less than the second temperature difference (ΔT (a)), it is as follows. That is, the preceding heat flux setting unit (6) outputs the corresponding setting heat flux corresponding to the operation mode during control. The PID control unit (8) outputs the control heat flux based on the measured temperature and the set temperature. The ratio setting unit (12) determines that the control automatic mode is one of the plurality of substrate heating modes, and outputs a control automatic correspondence group as a correspondence group corresponding to the control automatic mode. The temperature control unit (2) is configured to generate the plurality of heat generation regions (A1 to A1) of the plurality of heater units (41a to 41e) based on the correspondence setting heat flux, the control heat flux, and the control automatic correspondence group. A3,..., E1 to E3) are controlled respectively.
本発明の真空処理装置は、基板加熱ヒータシステム(52)と、基板保持部(61)と、放電電極(81)とを具備する。基板加熱ヒータシステム(52)は、製膜室(80)内に設けられ、上記段落に記載されている。基板保持部(61)は、前記製膜室(80)内に設けられ、基板(62)を保持可能で、前記基板加熱ヒータ(52)で加熱され、接地電極となる。放電電極(81)は、前記製膜室(80)内に設けられ、前記基板保持部(61)と対向するように設けられる。 The vacuum processing apparatus of the present invention includes a substrate heater system (52), a substrate holder (61), and a discharge electrode (81). The substrate heater system (52) is provided in the film forming chamber (80) and is described in the paragraph above. The substrate holding part (61) is provided in the film forming chamber (80), can hold the substrate (62), is heated by the substrate heater (52), and becomes a ground electrode. The discharge electrode (81) is provided in the film forming chamber (80) and is provided to face the substrate holding part (61).
本発明の温度制御方法は、基板加熱ヒータシステムを用いている。ここで、前記基板ヒータシステム(52)は、並列に配置された複数のヒータユニット(41a〜41e)と、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)で加熱する対象物(60)の温度を測定する温度センサ(3)と、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の発熱を制御する温度制御部(2)とを備える。前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の各々は、複数の発熱領域(A1〜A3/B1〜B3/C1〜C3/D1〜D3/E1〜E3)を含む。前記温度制御方法は、(a)温度制御部(2)が、前記測定温度を取得するステップと、(b)温度制御部(2)が、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)に対応して予め設定された複数の係数値(15a)と設定温度と前記測定温度とに基づいて、前記測定温度が前記設定温度になり、ヒータカバー(60)温度分布が略均一となるように、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御するステップとを具備する。 The temperature control method of the present invention uses a substrate heater system. Here, the substrate heater system (52) measures the temperatures of the plurality of heater units (41a to 41e) arranged in parallel and the object (60) heated by the plurality of heater units (41a to 41e). And a temperature controller (2) for controlling heat generation of the plurality of heater units (41a to 41e). Each of the plurality of heater units (41a to 41e) includes a plurality of heat generating regions (A1 to A3 / B1 to B3 / C1 to C3 / D1 to D3 / E1 to E3). In the temperature control method, (a) a temperature control unit (2) acquires the measured temperature, and (b) a temperature control unit (2) includes the plurality of heater units (41a to 41e). The measured temperature becomes the set temperature based on a plurality of preset coefficient values (15a) corresponding to the heat generation areas (A1 to A3,..., E1 to E3), the set temperature, and the measured temperature. The heat fluxes in the plurality of heat generating regions (A1 to A3,..., E1 to E3) of the plurality of heater units (41a to 41e) are controlled so that the temperature distribution of the heater cover (60) becomes substantially uniform. Steps.
上記の温度制御方法において、ここで、前記基板ヒータシステム(52)は、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の各々が、平面に分布してあり、複数の発熱部(26a〜26c)を有する。すなわち、基板ヒータ(40)の加熱対象物(61)に対向する平面内に複数の発熱部を有した構造となるものを用いることが出来る。前記(b)ステップは、(b1)温度制御部(2)が、前記複数の係数値(15a)と前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記測定温度が前記設定温度になり、ヒータカバー(60)の温度分布が略均一になるように、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱部(26a〜26c)における熱流束をそれぞれ制御するステップを備える。 In the above temperature control method, here, in the substrate heater system (52), each of the plurality of heater units (41a to 41e) is distributed in a plane, and a plurality of heat generating portions (26a to 26c) are provided. Have. That is, it is possible to use a substrate heater having a structure having a plurality of heat generating portions in a plane facing the heating object (61) of the substrate heater (40). In the step (b), (b1) the temperature controller (2) makes the measured temperature the set temperature based on the plurality of coefficient values (15a), the measured temperature, and the set temperature, and the heater There is provided a step of controlling heat fluxes in the plurality of heat generating portions (26a to 26c) of the plurality of heater units (41a to 41e), respectively, so that the temperature distribution of the cover (60) becomes substantially uniform.
上記の温度制御方法において、ここで、前記基板ヒータシステム(52)は、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の各々が、少なくとも一つの棒状ヒータ(20−i〜20−j、i≦j)を含む。前記棒状ヒータ(20−i〜20−j)は、複数の発熱部(26a〜26c)を有する。前記(b)ステップは、(b1)温度制御部(2)が、前記複数の係数値(15a)と前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記測定温度が前記設定温度になり、ヒータカバー(60)の温度分布が略均一になるように、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱部(26a〜26c)における熱流束をそれぞれ制御するステップを備える。 In the temperature control method described above, the substrate heater system (52) is configured such that each of the plurality of heater units (41a to 41e) includes at least one bar heater (20-i to 20-j, i ≦ j). )including. The rod heaters (20-i to 20-j) have a plurality of heat generating portions (26a to 26c). In the step (b), (b1) the temperature controller (2) makes the measured temperature the set temperature based on the plurality of coefficient values (15a), the measured temperature, and the set temperature, and the heater There is provided a step of controlling heat fluxes in the plurality of heat generating portions (26a to 26c) of the plurality of heater units (41a to 41e), respectively, so that the temperature distribution of the cover (60) becomes substantially uniform.
上記の温度制御方法において、前記(a)ステップは、(a1)温度制御部(2)が、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)が設置される真空処理装置(100)の複数の運転モードのうち、制御時の運転モードを取得するステップを備える。前記(b)ステップは、(b2)前記温度制御部(2)が、前記複数の係数値(15a)と前記測定温度と前記設定温度とに加えて、前記複数の運転モードに対応して予め所望の運転モードにてヒータカバー(60)温度が略均一になるように設定され、複数の設定熱流束のうちの前記制御時の運転モードに対応する対応設定熱流束に基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御する。 In the temperature control method, the step (a) includes: (a1) a temperature control unit (2), a plurality of operation modes of the vacuum processing apparatus (100) in which the plurality of heater units (41a to 41e) are installed; Among these, the step of acquiring the operation mode at the time of control is provided. In the step (b), (b2) the temperature control unit (2) previously corresponds to the plurality of operation modes in addition to the plurality of coefficient values (15a), the measured temperature, and the set temperature. The heater cover (60) temperature is set to be substantially uniform in a desired operation mode, and the plurality of set heat fluxes are set based on the corresponding set heat flux corresponding to the operation mode at the time of control. The heat fluxes in the plurality of heat generating regions (A1 to A3,..., E1 to E3) of the heater units (41a to 41e) are controlled.
上記の温度制御方法において、前記(a)ステップは、(a2)温度制御部(2)が、複数の基板加熱モードのうち、制御時の基板加熱モードを取得するステップを備える。前記(b)ステップは、(b3)前記温度制御部(2)が、前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、PI制御又はPID制御を行って制御熱流束を出力するステップと、(b4)前記温度制御部(2)が、前記複数の基板加熱モードに対応して予め設定された前記複数の係数値の複数のグループのうちの前記制御時の基板加熱モードに対応する対応グループを出力するステップと、(b5)前記温度制御部(2)が、前記対応設定熱流束と前記制御熱流束と前記対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御する。 In the temperature control method, the step (a) includes a step (a2) in which the temperature control unit (2) acquires a substrate heating mode at the time of control among a plurality of substrate heating modes. The step (b) includes: (b3) the temperature controller (2) performing PI control or PID control based on the measured temperature and the set temperature to output a control heat flux; and (b4) ) The temperature control unit (2) outputs a corresponding group corresponding to the substrate heating mode at the time of control among the plurality of groups of the plurality of coefficient values set in advance corresponding to the plurality of substrate heating modes. And (b5) the temperature control unit (2) is configured to generate the plurality of heats of the plurality of heater units (41a to 41e) based on the corresponding set heat flux, the control heat flux, and the corresponding group. The heat fluxes in the regions (A1 to A3,..., E1 to E3) are controlled.
上記の温度制御方法は、(c)前記測定温度と前記設定温度との差が第1温度差(ΔT(c))以上のとき、前記温度制御部(2)が、前記対応設定熱流束及び前記制御熱流束に替わって、予め設定された第1起動用設定熱流束を出力するステップを更に具備する。前記(b4)ステップは、(b41)前記測定温度と前記設定温度との差が第1温度差(ΔT(c))以上のとき、前記温度制御部(2)が、前記複数の基板加熱モードの一つである起動昇温モードと判断して、前記起動昇温モードに対応した前記対応グループとしての起動用対応グループを出力するステップを備える。前記(b5)ステップは、(b51)前記測定温度と前記設定温度との差が第1温度差(ΔT(c))以上のとき、前記温度制御部(2)が、前記第1起動用設定熱流束と前記起動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御するステップを備える。 In the above temperature control method, (c) when the difference between the measured temperature and the set temperature is equal to or greater than the first temperature difference (ΔT (c)), the temperature control unit (2) causes the corresponding set heat flux and In place of the control heat flux, the method further includes a step of outputting a preset first heat flux for starting. In the step (b4), (b41) when the difference between the measured temperature and the set temperature is equal to or greater than a first temperature difference (ΔT (c)), the temperature control unit (2) performs the plurality of substrate heating modes. And determining a startup temperature increase mode, which is one of the above, and outputting a startup corresponding group as the corresponding group corresponding to the startup temperature increase mode. In the step (b5), (b51) when the difference between the measured temperature and the set temperature is equal to or greater than a first temperature difference (ΔT (c)), the temperature control unit (2) sets the first start setting. Based on the heat flux and the corresponding group for activation, the method includes the steps of respectively controlling the heat flux in the plurality of heat generating regions (A1 to A3,..., E1 to E3) of the plurality of heater units (41a to 41e). .
上記の温度制御方法は、(d)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差(ΔT(a))以上前記第1温度差(ΔT(c))未満のとき、前記温度制御部(2)が、前記第1起動用設定熱流束に替わって、予め設定された第2起動用設定熱流束を出力するステップを更に具備する。前記(b4)ステップは、(b42)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差(ΔT(a))以上前記第1温度差(ΔT(c))未満のとき、前記温度制御部(2)が、前記起動用対応グループを出力するステップを更に備える。前記(b5)ステップは、(b52)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差(ΔT(a))以上前記第1温度差(ΔT(c))未満のとき、前記温度制御部(2)は、前記第2起動用設定熱流束と前記起動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御するステップを更に備える。 In the temperature control method, (d) when the difference between the measured temperature and the set temperature is a second temperature difference (ΔT (a)) or more and less than the first temperature difference (ΔT (c)), the temperature control method The unit (2) further includes a step of outputting a preset second startup heat flux instead of the first startup setup heat flux. In the step (b4), (b42) the temperature control is performed when a difference between the measured temperature and the set temperature is a second temperature difference (ΔT (a)) or more and less than the first temperature difference (ΔT (c)). The unit (2) further includes a step of outputting the activation correspondence group. The step (b5) includes the step (b52) when the difference between the measured temperature and the set temperature is equal to or greater than a second temperature difference (ΔT (a)) and less than the first temperature difference (ΔT (c)). The unit (2) is configured to generate the plurality of heat generating regions (A1 to A3,..., E1) of the plurality of heater units (41a to 41e) based on the second setting heat flux for starting and the corresponding group for starting. The method further includes the step of controlling the heat fluxes in E3).
上記の温度制御方法は、(e)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差(ΔT(a))未満のとき、前記温度制御部(2)が、制御時の運転モードに対応する前記対応設定熱流束を出力するステップを更に具備する。前記(b3)ステップは、(b31)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差(ΔT(a))未満のとき、前記温度制御部(2)が、前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記制御熱流束を出力するステップを備える。前記(b4)ステップは、(b43)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差(ΔT(a))未満のとき、前記温度制御部(2)が、前記複数の基板加熱モードの一つである制御自動モードと判断して、前記制御自動モードに対応した対応グループとしての制御自動用対応グループを出力するステップを更に備える。前記(b5)ステップは、(b53)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差(ΔT(a))未満のとき、前記温度制御部(2)が、前記対応設定熱流束と前記制御熱流束と前記制御自動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニット(41a〜41e)の前記複数の発熱領域(A1〜A3、…、E1〜E3)における熱流束をそれぞれ制御する。 In the above temperature control method, (e) when the difference between the measured temperature and the set temperature is less than the second temperature difference (ΔT (a)), the temperature control unit (2) enters the operation mode at the time of control. The method further comprises the step of outputting the corresponding setting heat flux. In the step (b3), (b31) when the difference between the measured temperature and the set temperature is less than a second temperature difference (ΔT (a)), the temperature control unit (2) causes the measured temperature and the set temperature to be set. And outputting the control heat flux based on the temperature. In the step (b4), (b43) when the difference between the measured temperature and the set temperature is less than a second temperature difference (ΔT (a)), the temperature control unit (2) causes the plurality of substrate heating modes to be performed. And a step of outputting a control automatic correspondence group as a correspondence group corresponding to the control automatic mode. In the step (b5), (b53) when the difference between the measured temperature and the set temperature is less than a second temperature difference (ΔT (a)), the temperature control unit (2) causes the corresponding set heat flux to Based on the control heat flux and the control automatic correspondence group, the heat fluxes in the plurality of heat generating regions (A1 to A3,..., E1 to E3) of the plurality of heater units (41a to 41e) are respectively controlled. .
本発明の薄膜製造方法は、(f)前記製膜室(80)内で、加熱する対象物としての基板保持部(61)に基板(62)を保持する工程と、(g)請求項9乃至15のいずれか一項に記載の温度制御方法を用いて、前記基板保持部(61)及び前記基板(62)を加熱する工程と、(h)前記製膜室(80)内で、接地電極としての前記基板保持部(61)と前記基板保持部(61)と対向するように設けられた放電電極(81)との間で原料ガスのプラズマを発生させ、前記基板(2)上に薄膜を製膜する工程とを具備する。
The thin film manufacturing method of the present invention includes (f) a step of holding a substrate (62) in a substrate holding portion (61) as an object to be heated in the film forming chamber (80), and (g) Claim 9 A step of heating the substrate holder (61) and the substrate (62) using the temperature control method according to any one of
本発明により、様々な装置の運転状況において、基板を設置される装置の状態や基板加熱条件に合わせて熱流束の分布を制御することができる。加えて、大面積基板に対しても、基板温度の分布が最適になるように熱流束を制御することができる。更に、大面積基板に対しても、基板温度の分布を低く抑えながら短時間で所望の基板温度に到達可能となる。 According to the present invention, it is possible to control the distribution of the heat flux according to the state of the apparatus in which the substrate is installed and the substrate heating conditions in various operation states of the apparatus. In addition, the heat flux can be controlled so that the substrate temperature distribution is optimized even for large-area substrates. Furthermore, even for a large-area substrate, a desired substrate temperature can be reached in a short time while keeping the substrate temperature distribution low.
以下、本発明の基板加熱ヒータシステム、真空処理装置、温度制御方法、及び薄膜製造方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of a substrate heater system, a vacuum processing apparatus, a temperature control method, and a thin film manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
まず、本発明の基板加熱ヒータシステムを用いた真空処理装置の実施の形態について説明する。図1は、本発明の基板加熱ヒータシステムを用いた真空処理装置の実施の形態の構成を示す概略図である。真空処理装置100は、製膜室80、製膜ユニット82、基板保持部61、及び基板加熱ヒータシステム52を具備する。
First, an embodiment of a vacuum processing apparatus using the substrate heater system of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an embodiment of a vacuum processing apparatus using a substrate heater system of the present invention. The
製膜室80は、図示されない真空ポンプによって減圧され、図示されない原料ガス供給装置により原料ガス(例示:SiH4+H2)を供給される。製膜ユニット82は、製膜室80内に設けられている。製膜室80は、図示されない電力供給システムに接続された放電電極(例えば梯子型電極)81を備える。
The
基板保持部61は、放電電極81に対向するように設けられている。基板保持部61は、ヒータカバー60と均熱板59とを有する。ヒータカバー60は接地電極である。ヒータカバー60は、放電電極81に面した側に、放電電極81に対向するように基板62を保持可能な機構(図示されず)を有する。一方、他方の側に、均熱板59を保持する。基板62とヒータカバー60とは面接触する。均熱板59とヒータカバー60とは面接触している。
The
基板加熱ヒータシステム52は、基板保持部61、特にヒータカバー60が所望の温度と略均一な温度分布になるように加熱する。温度センサ3と、基板加熱ヒータ40と、温度制御部2とを備える。温度センサ3は、ヒータカバー60の任意の1点の温度を測定する。温度センサ3はヒータカバー60の全体の温度を代表できることが望ましいので、複数点を計測して平均値を採用することでも良いが、ヒータカバー60の温度分布は略均一となるように熱流束を設定しているので通常は中央付近1点の温度計測で十分である。但し、温度分布の異常を把握するためにモニター用温度計測点を必要に応じて多点設置して観察しても良い。熱電対に例示される。基板加熱ヒータ40は、加熱機能を有する。複数の棒状ヒータ(ヒータカートリッジ)20と、複数の集電ボックス32とを有する。複数の棒状ヒータ20は、加熱機能を有する。例示された棒状ヒータ20の形態以外においても、同様に基板ヒータ40の加熱対象物61に対向する平面内に複数の発熱部を有した構造となるものを用いることが出来る。複数の集電ボックス32は、複数の棒状ヒータ20と電源(図示されず)とを接続する。温度制御部2は、基板加熱ヒータ40を制御する。複数のヒータ制御部50と、制御部4とを有する。これらは、パーソナルコンピュータやPLC(Programmable Logic Controller)に例示される。複数のヒータ制御部50は、複数の棒状ヒータ20への電力の供給を制御する。制御部4は、温度センサ3の測定結果に基づいて複数のヒータ制御部50を制御する。複数のヒータ制御部50は、製膜室80外部にあってもよい。制御部4も同様である。
The
本発明では、基板62は、図示されない基板搬送台車により製膜室80に搬入され、ヒータカバー60に保持される。基板搬送台車が製膜室80から出た後、ヒータカバー60は放電電極81の方へ移動する。基板処理時において、基板62は均熱板59及びヒータカバー60を介して、温度制御部2に制御された基板ヒータ40により加熱され適切な温度に保たれる。
In the present invention, the
次に、本発明の基板加熱ヒータシステムの実施の形態について説明する。図2は、本発明の基板加熱ヒータシステムの実施の形態の構成を示す概略図である。基板加熱ヒータシステム52において、温度センサ3は、基板保持部61のヒータカバー60の中心部の温度を測定する。温度制御部2の制御部4は、温度センサ3の測定結果に基づいて複数のヒータ制御部50を制御する。温度制御部2の複数のヒータ制御部50の各々は、制御部4のMV値を指示する制御に基づいて複数の棒状ヒータ20のうちの対応するものへの電力の供給を制御する。複数の棒状ヒータ20の各々は、複数の棒状ヒータ20のうちの対応するものからの電力の供給により、均熱板59及びヒータカバー60を加熱する。上記の各制御については後述する。
Next, an embodiment of the substrate heater system of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the embodiment of the substrate heater system of the present invention. In the
図3は、本発明の基板加熱ヒータシステムの実施の形態における棒状ヒータの構成を示す概略図である。棒状ヒータ20は、順に上部発熱部26a、中央発熱部26c、下部発熱部26bを備える。これらの発熱部は棒状ヒータ20の長手方向に沿って分布している。棒状ヒータ20の上部発熱部26a側の端部には、上部非発熱部28aが、下部発熱部26b側の端部には下部非発熱部28bが存在する。これら非発熱部により地絡を防止して、また集電ボックス32の温度上昇を抑制して、発熱部に電力の供給を安定して行えるようになっている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the rod heater in the embodiment of the substrate heater system of the present invention. The
棒状ヒータ20の外殻は管体30である。管体30は屈曲部31を有し、下部発熱部26b及び下部非発熱部28bの一部で屈曲している。これは下部非発熱部28bを基板保持部61(矢印V方向)から隔離するためである。棒状ヒータ20の一端部は、集電ボックス32に接続される。集電ボックス32は、端子台33を備える。端子台33には、導入パイプ34を用いて、この周囲をOリング等で真空シールすることで、真空雰囲気である製膜室80の壁面を通過して大気下の外部へと通された導電線35が接続される。導電線35は、ヒータ制御部50に接続されている。
The outer shell of the
管体30の内部には、複数の発熱部に対応するように、例えば発熱素線をコイル状に巻くことで発熱密度を調整した複数の発熱エレメント(発熱体)が設けられている。すなわち、上部発熱部26aに対応するように上部発熱エレメント22aが配設される。また、中央発熱部26cに対応するように中央発熱エレメント22cが配設される。また、下部発熱部26bに対応するように下部発熱エレメント22bが配設される。上部発熱エレメント22aは、両端を端子台33に接続された導電線24aの途中に接続されている。中央発熱エレメント22cは、両端を端子台33に接続された導電線24cの途中に接続されている。下部発熱エレメント22bは、両端を端子台33に接続された導電線24bの途中に接続されている。管体30の内部の空所は、各発熱エレメント22a、22c、22bと各導電線24a、24c、24bにおいて内部短絡が発生しないように、MgOなどからなる絶縁物で充填されていてもよい。
A plurality of heat generating elements (heat generating elements) whose heat generation density is adjusted by, for example, winding a heat generating element wire in a coil shape are provided inside the
導電線24a、24c、24bには、複数のヒータ制御部50から導電線35を介して電力が供給される。導電線24a、24c、24bに電力が供給されると、上部発熱エレメント22a、中央発熱エレメント22c、及び下部発熱エレメント22bがそれぞれ発熱する。ここで、導電線24a、24c、24bへ供給される電力は、その複数の温度制御部50によって、それぞれ別々に制御される。すなわち、上部発熱エレメント22a、中央発熱エレメント22c、及び下部発熱エレメント22bにおける熱流束は、それぞれ別々に制御される。これにより、棒状ヒータ20の熱流束の分布、特に長手方向の熱流束の分布を制御することが可能になる。
Electric power is supplied to the
管体30は屈曲部31を有しているので、下部非発熱部26bの一部や集電ボックス32などの配線部は基板保持部61(矢印V方向)から離れて位置するようになる。これにより、基板保持部61は、発熱が制御された部分に遮蔽物なく対面することができる。
Since the
図4は、本発明の基板加熱ヒータシステムの実施の形態における基板加熱ヒータの構成を示す概略図である。基板加熱ヒータ40は、複数の棒状ヒータ20を備える。基板62を支持する基板保持部61は、この基板加熱ヒータ40に対向するように距離をおいて配置される。複数の棒状ヒータ20は、同一面(図3中のYZ面)に沿い、互いに間隔をあけて略平行に配列されている。基板熱ヒータ40の発熱部による発熱範囲1(一点鎖線で表示)は、概ね基板保持部61の範囲に対応する。この配置により、基板熱ヒータ40の発熱部を基板保持部61に対して均一に配置することが可能である。棒状ヒータ20と基板保持部61とは密着するのではなく距離をおいて設置されるため、棒状ヒータ20からは輻射伝熱を主体に基板保持部61へ伝熱されるので、複数の棒状ヒータ20のピッチ間に対応する基板保持部61の領域も加熱される。また、多少の温度分布は、基板保持部61内部の熱伝導により解消される。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the substrate heater in the embodiment of the substrate heater system of the present invention. The
複数の棒状ヒータ20を並べる際のピッチ(間隔)は、基板保持部61のY方向温度分布が均一になるように選定される。例えば、ピッチは、棒状ヒータ径の2〜4倍程度に設定される。基板加熱ヒータ40は、いくつかの棒状ヒータ20を一まとめにしたヒータユニットを複数有していると考えることができる。すなわち、基板加熱ヒータ40は、Y方向に並列に配置された複数のヒータユニット41を備える。ここでは、ヒータユニット41a〜41eを備える。
The pitch (interval) when arranging the plurality of
基板保持部61の両端付近は中央付近に比べて製膜室80への伝熱損失量が多いため、中央付近よりも熱流束を大きめに設定できるようヒータユニット41a〜41eを構成する必要がある。すなわち、棒状ヒータ20の構成本数を変えて、基板加熱ヒータ40の両端に近いほど細かい発熱部制御が可能な構成とすることが望ましい。例えば、ヒータユニット41aは、三本の棒状ヒータ20−1〜20−3を有する。ヒータユニット41bは、六本の棒状ヒータ20−4〜20−9を有する。ヒータユニット41cは、十本の棒状ヒータ20−10〜20−19を有する。ヒータユニット41dは、六本の棒状ヒータ20−20〜20−25を有する。ヒータユニット41eは、三本の棒状ヒータ20−25〜20−30を有する。一つのヒータユニット41は、一つの集電ボックス32を備える。また、複数の棒状ヒータ20が一つの集電ボックス32に接続される。
Since the heat transfer loss amount to the
複数の棒状ヒータ20に対応して設けられる複数のヒータ制御部50は、一つの棒状ヒータ20を一つのヒータ制御部50が制御していても良い。又は、同じヒータユニット41に属する複数の棒状ヒータ20を一つのヒータ制御部50が制御していても良い。
The plurality of
棒状ヒータ20あるいはヒータユニット41を用いることは、棒状ヒータ20を箱型の容器に収納する必要がないので、基板加熱ヒータ40の軽量化、低コスト化において優れる。また、棒状ヒータ20をZ方向へ長尺化したり、新たな棒状ヒータ20あるいはヒータユニット41を適宜追加することによって、基板加熱ヒータ40を容易に大型化することができる。すなわち、基板62が大型になった場合でも、本発明に係る基板加熱ヒータ40を容易に適用することが可能である。
Using the
上記のように各ヒータユニット41は3つの発熱部(上部発熱部26a、中央発熱部26c、下部発熱部26b)を有する。したがって、基板加熱ヒータ40の発熱範囲1は(ヒータユニット41の数)×(発熱部の数)だけの発熱領域を有する。それを示しているのが図5である。図5は、本発明の基板加熱ヒータシステムの実施の形態における基板加熱ヒータの発熱領域を示す模式図である。ここでは、発熱範囲1は、発熱領域A1、A2及びA3、発熱領域B1、B2及びB3、発熱領域C1、C2及びC3、発熱領域D1、D2及びD3、及び発熱領域E1、E2及びE3を含む。発熱領域A1、A2及びA3は、それぞれヒータユニット41aにおける上部発熱部26a、中央発熱部26c及び下部発熱部26bに対応する。発熱領域B1、B2及びB3は、それぞれヒータユニット41bにおける上部発熱部26a、中央発熱部26c及び下部発熱部26bに対応する。発熱領域C1、C2及びC3は、それぞれヒータユニット41cにおける上部発熱部26a、中央発熱部26c及び下部発熱部26bに対応する。発熱領域D1、D2及びD3は、それぞれヒータユニット41dにおける上部発熱部26a、中央発熱部26c及び下部発熱部26bに対応する。発熱領域E1、E2及びE3は、それぞれヒータユニット41eにおける上部発熱部26a、中央発熱部26c及び下部発熱部26bに対応する。
As described above, each
本発明では、上記複数の発熱領域A1〜A3、…、E1〜E3の各々ごとに、温度を制御することで、基板保持部61及び基板62の温度分布をより小さく抑えることができる。なお、ここでは、発熱範囲1を15分割しているが、本発明はこの例に限定されるものではない。例えば、棒状ヒータ20をZ方向へ長尺化して発熱部が増加したり、新たな棒状ヒータ20を追加してヒータユニット41が増加した結果として発熱範囲1が大きくなった場合、発熱範囲1を更に多数に分割しても良い。発熱範囲1が小さくなった場合、発熱範囲1を少数に分割しても良い。
In the present invention, the temperature distribution of the
図6は、本発明の基板加熱ヒータシステムの実施の形態における温度制御部を示すブロック図である。この図は、温度制御部2の制御部4及びヒータ制御部50が行う基板ヒータユニット41の制御を示している。
FIG. 6 is a block diagram showing a temperature control unit in the embodiment of the substrate heater system of the present invention. This figure shows the control of the
制御部4は、先行熱流束設定部6、演算部7、PID制御部8、演算部9、モード切換部10、先行熱流束変更部11、比率設定部12、リミッタ13、及びMV値変換部14を備える。
The
先行熱流束設定部6は、真空処理装置100の複数の運転モードに対応して、複数の先行熱流束Qsを格納している。そして、モード切換部10からの運転モード指令に基づいて、当該運転モード指令に対応する先行熱流束Qsを演算部9へ出力する。
The preceding heat
ここで、運転モードは、例えば、製膜を行っているときヒータカバー60を介して基板62を加熱する生産モード、製膜前にヒータカバー60を介して基板62を加熱するスタンバイモード、ヒータカバー60が基板62を保持する前にヒータカバー60を加熱するベーキングモードである。先行熱流束Qsは、基板加熱ヒータ40が発する熱流束の指令値の一つであり、運転モードごとに予め所定の値(一定値)が設定されている。これは、PID制御で算出される制御熱流束ΔQ(温度センサ3の測定結果に基づいて変動:後述)とは別に設けられる。本発明では、この先行熱流束Qsをベースに用いて基板加熱ヒータ40を制御することで、ヒータカバー60を設定温度に迅速に到達させることができ、制御熱流束ΔQを緩やかに補正制御することで、ハンチングの発生も防止することができる。
Here, the operation mode includes, for example, a production mode in which the
演算部7は、ヒータカバー60の設定温度T(HC)setと温度センサ3から出力されたヒータカバー60の温度T(HC)pvとに基づいて、両者の差である温度差ΔT(HC)=T(HC)set−T(HC)pvを算出して、PID制御部8及びモード切換部10へ出力する。
Based on the set temperature T (HC) set of the
PID制御部8は、ΔT(HC)に基づいて、比例制御、積分制御、及び微分制御のうちの少なくとも一つの制御(例示:PI制御)を実行し、基板加熱ヒータ40が発する熱流束の指令値の一つである制御熱流束ΔQを算出して、演算部9へ出力する。
The PID control unit 8 executes at least one control (eg, PI control) of proportional control, integral control, and differential control based on ΔT (HC), and commands the heat flux generated by the
演算部9は、先行熱流束設定部6から出力された先行熱流束QsとPID制御部8から出力された制御熱流束ΔQとに基づいて、両者の和である熱流束Q0=Qs+ΔQを算出して、先行熱流束変更部11へ出力する。
Based on the preceding heat flux Qs output from the preceding heat
基板加熱ヒータ40の加熱には、複数の基板加熱モードがある。基板加熱モードは、例えば、所定の温度以下の基板保持部61を急速に昇温する起動昇温モード、先行熱流束を用いてPID制御を行う制御自動モードである。先行熱流束変更部11は、起動昇温モードに対応する起動昇温用熱流束Q1(Q1(t)、Q1L)を格納している。そして、モード切換部10からの基板加熱モード指令に基づいて、演算部9から供給された熱流束Q0及び起動昇温用熱流束Q1(t)、Q1Lのうち、当該基板加熱モード指令に対応する方を熱流束Qとして比率設定部12へ出力する。ここで出力される熱流束Qは、温度センサ3が温度測定をしている発熱領域に対する基板加熱ヒータ40の熱流束を示している。
There are a plurality of substrate heating modes for heating the
比率設定部12は、複数の基板加熱モードに対応する複数の係数値テーブル15を格納している。図7は、複数の係数値テーブルの一例を示す図である。図7(a)は制御自動モードに対応する係数値テーブル15aである。図7(b)は起動昇温モードに対応する係数値テーブル15bである。各係数値テーブル15の各係数値は、発熱範囲1の各発熱領域(A1、…、E3)に対応している。例えば、図7(a)を参照して、発熱領域A1の係数値C(A1)=2.7である。以下同様に、C(A2)=1.8、C(A3)=3.5、C(B1)=1.5、C(B2)=1.0、C(B3)=2.0、C(C1)=1.5、C(C2)=1.0、C(C3)=2.0、C(D1)=1.5、C(D2)=1.0、C(D3)=2.0、C(E1)=2.7、C(E2)=1.8、C(E3)=3.5、である。図7(b)も同様である。
The
比率設定部12は、モード切換部10からの基板加熱モード指令に基づいて、複数の係数値テーブル15から当該基板加熱モード指令に対応する係数値テーブル15を選択する。そして、先行熱流束変更部11から出力された熱流束Qと選択された係数値テーブル15とを掛け合わせて、各発熱領域の熱流束Qrを算出し、リミッタ13へ出力する。発熱範囲1が15個の発熱領域を有する場合、15個の熱流束Qrを有する。図8は、各発熱領域の熱流束Qrの一例を示す図である。図8(a)は制御自動モードに対応する各発熱領域の熱流束Qrである。熱流束Q=0.3(W/cm2)の場合を示す。図8(b)は起動昇温モードに対応する各発熱領域の熱流束Qrである。熱流束Q=0.5(W/cm2)の場合を示す。例えば、図8(a)を参照して、発熱領域A1の熱流束Qr(A1)=0.81(W/cm2:以下略)である。以下同様に、Qr(A2)=0.54、Qr(A3)=1.05、Qr(B1)=0.45、Qr(B2)=0.3、Qr(B3)=0.6、Qr(C1)=0.45、Qr(C2)=0.3、Qr(C3)=0.6、Qr(D1)=0.45、Qr(D2)=0.3、Qr(D3)=0.6、Qr(E1)=0.81、Qr(E2)=0.54、Qr(E3)=1.05、である。例えば、発熱領域A1の熱流束Qr(A1)=0.81の場合、ヒータユニット41aに属する複数の棒状ヒータ20の各々における上部発熱部26aは、熱流束Qr(A1)=0.81(W/cm2)である。図8(b)も同様である。
The
モード切換部10は、上位制御装置(例示:真空処理装置100の制御部、図示されず)からの信号、温度差ΔT(HC)又は作業者の入力に基づいて、先行熱流束設定部6へ運転モード指令を、先行熱流束変更部11及び比率設定部12へ基板加熱モード指令をそれぞれ出力する。
The
リミッタ13は、熱流束Qrが各棒状ヒータ20の能力以上の熱流束になり異常発熱による機器損傷にならないように上限を設定している。比率設定部12からの各発熱領域の熱流束Qrについて、上限を制限しながらMV値変換部14へ出力する。棒状ヒータ20の能力が十分に高ければ、省略しても良い。
The
MV値変換部14は、各発熱領域の熱流束Qr(A1)、…、Qr(E3)を、それぞれ各発熱領域のMV値(A1)、…、MV値(E3)へ変換する。そして、各発熱領域のMV値(A1)、…、MV値(E3)を、対応するヒータ制御部50へ出力する。例えば、熱流束Qr(A1)、Qr(A2)=0.54、及びQr(A3)=1.05については、MV値(A1)、MV値(A2)、及びMV値(A3)へ変換する。そして、MV値(A1)、MV値(A2)、及びMV値(A3)を、ヒータユニット41aに属する複数の棒状ヒータ20を制御する少なくとも一つのヒータ制御部50へ出力する。
The MV
ヒータ制御部50は、電流値変換部15、及びパワーコントローラ16とを備える。
電流値変換部15は、MV値変換部14から供給されたMV値を棒状ヒータ20における電流値Iへ変換して、パワーコントローラ16へ出力する。例えば、ヒータユニット41aに属する複数の棒状ヒータ20を制御する少なくとも一つのヒータ制御部50において、電流値変換部15は、MV値変換部14から供給されたMV値(A1)、MV値(A2)、及びMV値(A3)を棒状ヒータ20における電流値I(A1)、I(A2)、I(A3)へ変換して、パワーコントローラ16へ出力する。
The
The current
パワーコントローラ16は、電流値変換部15から供給される電流値Iに基づいて、棒状ヒータ20に電流値Iの大きさを有する電流を流す。例えば、ヒータユニット41aに属する複数の棒状ヒータ20を制御する少なくとも一つのヒータ制御部50において、パワーコントローラ16は、電流値変換部15から供給された電流値I(A1)、電流値I(A2)、電流値I(A3)に基づいて、棒状ヒータ20の電流値I(A1)の大きさを有する電流を上部発熱部26aに、電流値I(A2)の大きさを有する電流を中部発熱部26cに、電流値I(A3)の大きさを有する電流を下部発熱部26bにそれぞれ流す。
Based on the current value I supplied from the
棒状ヒータ20の発熱により、均熱板59及びヒータカバー60が加熱され、昇温する。それにより、ヒータカバー60上に基板62が保持されていれば、基板62が昇温される。ヒータカバー60の温度は、温度センサ3により計測され、制御部4へフィードバックされる。
The
以下、本発明の基板加熱ヒータシステムを用いた温度制御方法の実施の形態について説明する。図9は、本発明の基板加熱ヒータシステムを用いた温度制御方法の実施の形態にを示すフロー図である。 Hereinafter, an embodiment of a temperature control method using the substrate heater system of the present invention will be described. FIG. 9 is a flowchart showing an embodiment of a temperature control method using the substrate heater system of the present invention.
(1)ステップS01
演算部7は、ヒータカバー60の設定温度T(HC)setと温度センサ3からのヒータカバー60の温度T(HC)pvとの差である温度差ΔT(HC)を算出して、モード切換部10及びPID制御部8へ出力する。
モード切換部10は、ΔT(HC)≧0か否かを判断する。ΔT(HC)<0の場合(No)、モード切換部10は制御自動モードと判断し、ステップS04へ進む。ΔT(HC)≧0の場合(Yes)、ステップS02へ進む。
(2)ステップS02
モード切換部10は、予め設定された基準となる温度差ΔT(a)を格納している。そして、ΔT(HC)≦ΔT(a)か否かを判断する。ΔT(HC)>ΔT(a)の場合(No)、モード切換部10は起動昇温モードと判断し、ステップS03へ進む。ΔT(HC)≦ΔT(a)の場合(Yes)、ステップS04へ進む。
(3)ステップS03
起動昇温モードで基板加熱ヒータ40の温度制御を行う。
(4)ステップS04
制御自動モードで基板加熱ヒータ40の温度制御を行う。
(1) Step S01
The calculation unit 7 calculates a temperature difference ΔT (HC) that is a difference between the set temperature T (HC) set of the
The
(2) Step S02
The
(3) Step S03
The temperature of the
(4) Step S04
The temperature of the
以上のようにして、基板加熱ヒータ40の温度制御を行い、ヒータカバー60を所望の温度にすることができる。
As described above, the temperature of the
本発明では、温度制御の基板加熱モードを、設定温度と測定温度との温度差が大きいときに適用する起動昇温モードと、設定温度と測定温度との温度差が小さいときに適用する制御自動モードとに分けている。したがって、状況に応じて基板加熱モードを使い分けることで、温度分布を小さく抑制しながら設定温度に迅速に昇温することが可能となる。 In the present invention, the temperature control substrate heating mode is applied when the temperature difference between the set temperature and the measured temperature is large, and when the temperature difference between the set temperature and the measured temperature is small. It is divided into modes. Therefore, by properly using the substrate heating mode according to the situation, it is possible to quickly raise the temperature to the set temperature while suppressing the temperature distribution to be small.
次に、本発明の基板加熱ヒータシステムを用いた温度制御方法の実施の形態における制御自動プログラムについて説明する。図12は、本発明の基板加熱ヒータシステムを用いた温度制御方法の実施の形態を示すフロー図である。ここでは、S04の制御自動モードでの基板加熱ヒータ40の温度制御を示している。
Next, a control automatic program in the embodiment of the temperature control method using the substrate heater system of the present invention will be described. FIG. 12 is a flowchart showing an embodiment of a temperature control method using the substrate heater system of the present invention. Here, temperature control of the
まず、モード切換部10は、上位制御装置からの信号に基づいて、先行熱流束設定部6へ運転モード指令を出力する。先行熱流束設定部6は、運転モード指令に基づいて、当該運転モード指令に対応する先行熱流束Qsを演算部9へ出力する(S11)。一方、PID制御部8は、温度差ΔT(HC)に基づいて、PID制御を実行し、制御熱流束ΔQを算出して、演算部9へ出力する(S12)。演算部9は、先行熱流束Qsと制御熱流束ΔQとに基づいて、熱流束Q0=Qs+ΔQを算出して、先行熱流束変更部11へ出力する(S13)。
First, the
モード切換部10は、モード切換部10は制御自動モードと判断し、制御自動モードを示す基板加熱モード指令を先行熱流束変更部11へ出力する。先行熱流束変更部11は、その基板加熱モード指令に基づいて、演算部9から供給された熱流束Q0及び起動昇温用熱流束Q1のうち、その基板加熱モード指令に対応する熱流束Q0を熱流束Qとして出力する(S14)。
The
モード切換部10は、制御自動モードを示す基板加熱モード指令を比率設定部12へも出力する。比率設定部12は、その基板加熱モード指令に基づいて、複数の係数値テーブル15から当該基板加熱モード指令に対応する係数値テーブル15a(図7(a))を選択する。そして、熱流束Qと係数値テーブル15aとを掛け合わせて、各発熱領域の熱流束Qr(図8(a))を算出する。そして、リミッタ13へ出力する(S15)。
The
リミッタ13は、熱流束Qr(図8(a))が各棒状ヒータ20の能力以上の熱流束になった場合には、その上限を上限の許容値に制限し、MV値変換部14へ出力する(S16)。MV値変換部14は、各発熱領域の熱流束Qr(A1)、…、Qr(E3)を、それぞれ各発熱領域のMV値(A1)、…、MV値(E3)へ変換する。そして、各発熱領域のMV値(A1)、…、MV値(E3)を、対応するヒータ制御部50へ出力する(S17)。
The
電流値変換部15は、MV値変換部14から供給されたMV値を棒状ヒータ20における電流値Iへ変換して、パワーコントローラ16へ出力する(S18)。パワーコントローラ16は、電流値変換部15から供給される電流値Iに基づいて、棒状ヒータ20に電流値Iの大きさを有する電流を流す(S19)。
The current
以上のような基板加熱ヒータ40の温度制御により、ヒータカバー60が所望の温度に制御される。
By the temperature control of the
本発明では、制御自動モードにおいて、運転モードに応じて予め設定された先行熱流束を熱流束のベースとして用い、残りの小さな変動部分をPID制御している。すなわち、先行熱流束だけで温度分布のある程度小さな加熱を行うこととし、残りの細かい制御をPID制御が担当することで、熱容量の大きな装置においても、ヒータカバー60を迅速に所望の温度に到達させるとともに、ハンチングを防止した精度の高い安定した制御を行うことができ、温度分布を極めて小さく抑えることが可能となる。
In the present invention, in the control automatic mode, the preceding heat flux set in advance according to the operation mode is used as the base of the heat flux, and the remaining small fluctuation portion is PID-controlled. That is, heating is performed with a small temperature distribution using only the preceding heat flux, and the remaining fine control is performed by the PID control, so that the
また、本発明では、ヒータカバー60の任意の一つの発熱領域(例えば、中心の発熱領域)の温度に基づいて、ヒータカバー60の複数の発熱領域での熱流束を決定する制御を行っている。これは、複数の発熱領域の各々が独立して温度測定を行い、独立して熱流束を制御する場合比較して、以下の相違がある。すなわち、各発熱領域は周辺の発熱領域との間で熱量の授受があり、基板の製膜処理などでは製膜室80内の圧力雰囲気による伝熱状態の変化や、基板62の搬入と搬出によるヒータカバー60との伝熱量変化や、製膜処理中のプラズマからの入熱量変化などがある。独立制御されている周辺の発熱領域からの熱量が外乱として時々刻々変化するので、発熱領域の制御は非常に複雑になる。そのため、計算時間の増加や制御機器への負担の増加が発生するとともに、ヒータカバー60の各加熱対象領域の大きな熱容量の自定数のために安定するまでの時間を要し、ヒータカバー60を迅速に均一に加熱することが困難となる。結果として、十分に均一な温度分布にすることが困難となる。本発明では、複数の発熱領域の各々について、様々な運転状況における適正な熱流束の比を予め実験的に把握して、係数値テーブルとして記憶している。それにより、複数の発熱領域のうちの一つの発熱領域の熱流束を決定することで、他の発熱領域の熱流束を適切に決定することができる。それにより、熱容量の大きな機器の加熱制御においても、計算時間の増加や制御機器への負担の増加を発生させず、かつ、ヒータカバー60を迅速に略均一に加熱することが可能となる。
Further, in the present invention, control is performed to determine the heat flux in the plurality of heat generation regions of the
本発明において、基板62の大きさの変更により基板加熱ヒータ40が変更された場合でも、係数値テーブルを変更することで、同様に適切な制御を行うことが可能となる。
In the present invention, even when the
図13は、本発明の基板加熱ヒータシステムを用いた温度制御方法の実施の形態を示す他のフロー図である。ここでは、起動昇温モード1での基板加熱ヒータ40の温度制御を示している。
FIG. 13 is another flowchart showing an embodiment of a temperature control method using the substrate heater system of the present invention. Here, temperature control of the
まず、モード切換部10は、上位制御装置からの信号に基づいて、先行熱流束設定部6へ運転モード指令を出力する。先行熱流束設定部6は、運転モード指令に基づいて、当該運転モード指令に対応する先行熱流束Qsを演算部9へ出力する。一方、PID制御部8は、温度差ΔT(HC)に基づいて、PID制御を実行し、制御熱流束ΔQを算出して、演算部9へ出力する。演算部9は、先行熱流束Qsと制御熱流束ΔQとに基づいて、熱流束Q0=Qs+ΔQを算出して、先行熱流束変更部11へ出力する。なお、起動昇温モード1の場合、これらを飛ばしても良い。
First, the
モード切換部10は、起動昇温モード1と判断している。モード切換部10は、ΔT(HC)>ΔT(c)か否かを判断する(S21)。ΔT(HC)>ΔT(c)の場合(Yes)、測定温度が低すぎるため、ステップS22へ進む。ΔT(HC)≦ΔT(c)の場合(No)、測定温度が低すぎではないため、ステップS25へ進む。ここで、ΔT(c)は予め設定された温度差であり、モード切換部10に格納されている。
The
ΔT(HC)>ΔT(c)の場合(Yes)、モード切換部10は、起動昇温モード(ΔT(HC)>ΔT(c))を示す基板加熱モード指令を先行熱流束変更部11へ出力する。先行熱流束変更部11は、その基板加熱モード指令に基づいて、演算部9から供給された熱流束Q0及び起動昇温用熱流束Q1(t)、Q1Lのうち、その基板加熱モード指令に対応する起動昇温用熱流束Q1(t)を熱流束Qとして出力する(S22)。ここで、Q1(t)は、基板加熱ヒータ40や制御部50などに大きな負荷が急に生じないように、所定の温度勾配で熱流束を100%まで上げた後、ΔT(HC)≦ΔT(c)となるまで熱流束を100%のまま保つという熱流束の関数である。
When ΔT (HC)> ΔT (c) (Yes), the
続いて、基板加熱ヒータ電流制御を行う(S23)。これは、制御自動モードを起動昇温モードにした以外は、S15〜S19と同様である。すなわち、まず、モード切換部10は、起動昇温モードを示す基板加熱モード指令を比率設定部12へも出力する。比率設定部12は、その基板加熱モード指令に基づいて、複数の係数値テーブル15から当該基板加熱モード指令に対応する係数値テーブル15b(図7(b))を選択する。そして、熱流束Qと係数値テーブル15bとを掛け合わせて、各発熱領域の熱流束Qr(図8(b))を算出する。そして、リミッタ13へ出力する。リミッタ13は、熱流束Qr(図8(b))が各棒状ヒータ20の能力以上の熱流束になった場合には、その上限を上限の許容値に制限し、MV値変換部14へ出力する。MV値変換部14は、各発熱領域の熱流束Qr(A1)、…、Qr(E3)を、それぞれ各発熱領域のMV値(A1)、…、MV値(E3)へ変換する。そして、各発熱領域のMV値(A1)、…、MV値(E3)を、対応するヒータ制御部50へ出力する。電流値変換部15は、MV値変換部14から供給されたMV値を棒状ヒータ20における電流値Iへ変換して、パワーコントローラ16へ出力する。パワーコントローラ16は、電流値変換部15から供給される電流値Iに基づいて、棒状ヒータ20に電流値Iの大きさを有する電流を流す。このようにして基板加熱ヒータ40を制御し、ヒータカバー60を昇温する。
Subsequently, substrate heater current control is performed (S23). This is the same as S15 to S19 except that the control automatic mode is changed to the startup temperature raising mode. That is, first, the
演算部7は、温度差ΔT(HC)を算出して、モード切換部10及びPID制御部8へ出力する。モード切換部10は、ΔT(HC)≦ΔT(c)か否かを判断する(S24)。ΔT(HC)>ΔT(c)の場合(No)、加熱が不十分なため、ステップS23へ戻る。ΔT(HC)≦ΔT(c)の場合(Yes)、所定の加熱が終了したとして、ステップS25へ進む。
The calculation unit 7 calculates the temperature difference ΔT (HC) and outputs it to the
先行熱流束設定部6、PID制御部8、演算部9の動作は省略する。飛ばしても良い。
ΔT(HC)≦ΔT(c)の場合、モード切換部10は、起動昇温モード(ΔT(HC)≦ΔT(c))を示す基板加熱モード指令を先行熱流束変更部11へ出力する。先行熱流束変更部11は、その基板加熱モード指令に基づいて、演算部9から供給された熱流束Q0及び起動昇温用熱流束Q1(t)、Q1Lのうち、その基板加熱モード指令に対応する起動昇温用熱流束Q1Lを熱流束Qとして出力する(S25)。ここで、Q1Lは、ヒータカバー温度実測値:T(HC)がヒータカバー温度設定値:ΔT(HC)setに対してオーバーシュートし難い範囲で最大の大きさの熱流束である。
The operations of the preceding heat
In the case of ΔT (HC) ≦ ΔT (c), the
続いて、S23と同じ基板加熱ヒータ電流制御を行う(S26)。ただし、熱流束Qは、Q1Lである。詳細は省略する。 Subsequently, the same substrate heater current control as in S23 is performed (S26). However, the heat flux Q is Q1L. Details are omitted.
演算部7は、温度差ΔT(HC)を算出して、モード切換部10及びPID制御部8へ出力する。モード切換部10は、ΔT(HC)≦ΔT(a)か否かを判断する(S27)。ΔT(HC)>ΔT(a)の場合(No)、加熱が不十分なため、ステップS26へ戻る。ΔT(HC)≦ΔT(a)の場合(Yes)、所定の加熱が終了したとして、起動昇温モードを終了する。
The calculation unit 7 calculates the temperature difference ΔT (HC) and outputs it to the
以上のような基板加熱ヒータ40の温度制御により、制御自動モードで制御可能な温度範囲にまで迅速に到達することが出来る。また、このとき各発熱領域の熱流束Qr(A1)、…、Qr(E3)はヒータカバー60の温度分布を小さくなるよう予め実験的に把握した値であるため、昇温完了後のヒータカバー60の温度分布は略均一で、良好なものを得ることが出来る。
By the temperature control of the
本発明では、大面積基板62用のヒータカバー60のような熱容量の大きな機器を起動時間を短縮する(測定温度を短時間で設定温度に到達させる)にあたり、初期にはPID制御を行わずに、予め設定された先行熱流束を用いている。この先行熱流束は、ヒータカバー60の温度分布を略均一に保ちながら所定の温度までは概ね最短の時間で達するこができるように設定されている。したがって、全体として設定温度までにかかる時間を大幅に短縮することができる。
In the present invention, in order to shorten the start-up time of a device having a large heat capacity such as the
本発明では、設定温度近くでも、設定温度近くの所定の温度まで概ね最短の時間で達することができ、かつ、オーバーシュートを起こさない為にΔT(a)≦ΔT(HC)≦ΔT(c)の期間において起動昇温用熱流束:Q1Lを適切な値とする先行熱流束が設定されている。したがって、更に、起動昇温用熱流束:Q1Lの先行熱流束を用いることにより、全体として設定温度までにかかる時間を更に短縮することができる。 In the present invention, even near the set temperature, a predetermined temperature close to the set temperature can be reached in the shortest time, and in order to prevent overshoot, ΔT (a) ≦ ΔT (HC) ≦ ΔT (c) In this period, the preceding heat flux for starting temperature rise: Q1L is set to an appropriate value. Therefore, the time required to reach the set temperature as a whole can be further shortened by using the preceding heat flux of Q1L for starting and raising the temperature.
図10は、本発明の基板加熱ヒータシステムを用いた温度制御方法の実施の形態における熱流束及びヒータカバー温度の時間変化の一例を示すグラフである。左縦軸は先行熱流束変更部11から出力される熱流束Qの値である。右縦軸はヒータカバー温度T(HC)pvである。曲線R1がヒータカバー温度T(HC)pvであり、曲線R2が熱流束Qである。図中、Z1は起動昇温モードの期間であり、Z2は起動昇温モード(ΔT(HC)>ΔT(c))の期間であり、Z3は起動昇温モード(ΔT(HC)≦ΔT(c))の期間である。Z4は、制御自動モードの期間である。
FIG. 10 is a graph showing an example of temporal changes in heat flux and heater cover temperature in the embodiment of the temperature control method using the substrate heater system of the present invention. The left vertical axis is the value of the heat flux Q output from the preceding heat
(1)時刻t0
図9を併せて参照して、S01の結果はYesであり、S02の結果はNoであるので、基板加熱モードは、S03の起動昇温モードとなる。図13を併せて参照して、t0のヒータカバー60の温度は室温(RT)なので、S21の結果はYesとなり、S22において起動昇温用熱流束Q1(t)が熱流束Qとして選択される。
(2)時刻t0〜t2
S23の基板加熱ヒータ電流制御が実行される。曲線R2における熱流束Q1(t)に示すように、所定の温度勾配で熱流束を100%まで上げた後、ΔT(HC)≦ΔT(c)となるまでの間(t1〜t2)の間、熱流速を100%のまま保つ。このとき、ヒータカバー60の温度は、徐々に上昇して行く。
(3)時刻t2
ΔT(HC)≦ΔT(c)に達する。すなわち、S24の結果がYesとなるので、S25において起動昇温用熱流束Q1Lが熱流束Qとして選択される。
(4)時刻t2〜t3
S26の基板加熱ヒータ電流制御が実行される。曲線R2に示すように熱流束は、Q1Lの一定値である。このとき、ヒータカバー60の温度は、徐々に更に上昇して行く。
(5)時刻t3
ΔT(HC)≦ΔT(a)に達する。すなわち、S27の結果がYesとなるので、所定の加熱が終了したとして、起動昇温モードを終了する。その後、S04の制御自動モードが開始される。
(6)時刻t3以降
図12を併せて参照して、S11〜S19の制御自動モードで制御熱流束△Qを緩やかに補正制御することで、基板加熱ヒータ40の温度制御を行う。熱流束曲線R2が小波打つ形となっているのは連続生産処理により、基板の投入・製膜処理・基板搬出を繰り返していることに対して緩やかな制御を行っている状況を示している。
(1) Time t0
Referring also to FIG. 9, the result of S01 is Yes and the result of S02 is No, so the substrate heating mode is the startup temperature increase mode of S03. Referring also to FIG. 13, since the temperature of the
(2) Time t0 to t2
The substrate heater current control in S23 is executed. As shown by the heat flux Q1 (t) in the curve R2, after increasing the heat flux to 100% at a predetermined temperature gradient, until ΔT (HC) ≦ ΔT (c) (t1 to t2) Keep the heat flow rate at 100%. At this time, the temperature of the
(3) Time t2
ΔT (HC) ≦ ΔT (c) is reached. That is, since the result of S24 is Yes, the startup temperature rising heat flux Q1L is selected as the heat flux Q in S25.
(4) Time t2 to t3
The substrate heater current control in S26 is executed. As shown by the curve R2, the heat flux is a constant value of Q1L. At this time, the temperature of the
(5) Time t3
ΔT (HC) ≦ ΔT (a) is reached. That is, since the result of S27 is Yes, the startup temperature raising mode is terminated assuming that the predetermined heating is completed. Thereafter, the control automatic mode of S04 is started.
(6) After Time t3 Referring also to FIG. 12, the temperature of the
このような温度制御方法を用いることにより、起動昇温モードにおいては、起動昇温にかかる時間が2/3以下に短縮することが可能となった。加えて、面内温度分布も±10℃以内とすることができた。また、制御自動モードにおいても同様に、面内温度分布も±10℃以内とすることが可能となった。 By using such a temperature control method, in the startup temperature raising mode, the time required for the startup temperature raising can be shortened to 2/3 or less. In addition, the in-plane temperature distribution could be within ± 10 ° C. Similarly, in the control automatic mode, the in-plane temperature distribution can be within ± 10 ° C.
図11は、本発明の基板加熱ヒータシステムを用いた温度制御方法の実施の形態における熱流束及びヒータカバー温度の時間変化の一例を示すグラフである。左縦軸は先行熱流束変更部11から出力される熱流束Qの値である。右縦軸はヒータカバー温度T(HC)pvである。曲線R1がヒータカバー温度T(HC)pvであり、曲線R2が熱流束Qである。図中、Z4及びZ6は、制御自動モードの期間である。Z5は起動昇温モードの期間である。
FIG. 11 is a graph showing an example of temporal changes in heat flux and heater cover temperature in the embodiment of the temperature control method using the substrate heater system of the present invention. The left vertical axis is the value of the heat flux Q output from the preceding heat
(1)時刻t4〜t5
図12を併せて参照して、S01の結果がNo、又は、S1〜S2の結果がYesであるので、基板加熱モードは、S04の制御自動モードである。すなわち、S11〜S19の制御自動モードで基板加熱ヒータ40の温度制御を行っている。熱流束曲線R2が小波打つ形となっているのは連続生産処理により、基板の投入・製膜処理・基板搬出を繰り返していることに対して緩やかな制御を行っている状況を示している。
(2)時刻t5〜t6
基板加熱ヒータ40の電源が一時的にOFFされる。熱流束Qが0になり、ヒータカバー温度T(HC)pvが減少してゆく。このような状態は、製膜の連続生産処理の間に実施されるセルフクリーニングや、何らかの異常により装置がトラブル停止することなどで発生する。
(3)時刻t6
基板加熱ヒータ40の電源がONされる。図9を併せて参照して、S01の結果はYesであり、S02の結果はNoであるので、基板加熱モードは、S03の起動昇温モードとなる。図13を併せて参照して、t6のヒータカバー60の温度はΔT(HC)>ΔT(b)なので、S21の結果はYesとなり、S22において起動昇温用熱流束Q1(t)が熱流束Qとして選択される。
(4)時刻t6〜t7
S23の基板加熱ヒータ電流制御が実行される。曲線R2における熱流束Q1(t)に示すように、所定の温度勾配で熱流束を100%まで上げた後、ΔT(HC)≦ΔT(c)となるまでの間、熱流束を100%のまま保つ。このとき、ヒータカバー60の温度は、徐々に上昇して行く。
(5)時刻t7
ΔT(HC)≦ΔT(c)に達する。すなわち、S24の結果がYesとなるので、S25において起動昇温用熱流束Q1Lが熱流束Qとして選択される。
(6)時刻t7〜t8
S26の基板加熱ヒータ電流制御が実行される。曲線R2に示すように熱流束は、Q1Lの一定値である。このとき、ヒータカバー60の温度は、徐々に更に上昇して行く。
(7)時刻t8
ΔT(HC)≦ΔT(a)に達する。すなわち、S27の結果がYesとなるので、所定の加熱が終了したとして、起動昇温モードを終了する。その後、S04の制御自動モードが開始される。
(8)時刻t8以降
図12を併せて参照して、S11〜S19の制御自動モードで基板加熱ヒータ40の温度制御を行う。
(1) Time t4 to t5
Referring also to FIG. 12, since the result of S01 is No or the results of S1 to S2 are Yes, the substrate heating mode is the control automatic mode of S04. That is, the temperature control of the
(2) Time t5 to t6
The power source of the
(3) Time t6
The power source of the
(4) Time t6 to t7
The substrate heater current control in S23 is executed. As indicated by the heat flux Q1 (t) in the curve R2, the heat flux is increased to 100% at a predetermined temperature gradient until ΔT (HC) ≦ ΔT (c). Keep it. At this time, the temperature of the
(5) Time t7
ΔT (HC) ≦ ΔT (c) is reached. That is, since the result of S24 is Yes, the startup temperature rising heat flux Q1L is selected as the heat flux Q in S25.
(6) Time t7 to t8
The substrate heater current control in S26 is executed. As shown by the curve R2, the heat flux is a constant value of Q1L. At this time, the temperature of the
(7) Time t8
ΔT (HC) ≦ ΔT (a) is reached. That is, since the result of S27 is Yes, the startup temperature raising mode is terminated assuming that the predetermined heating is completed. Thereafter, the control automatic mode of S04 is started.
(8) After time t8 Referring also to FIG. 12, the temperature of the
なお、図11における制御の場合、図13のS21での「ΔT(HC)>ΔT(c)]の判断を、「ΔT(HC)>ΔT(b)(>ΔT(c))」としても良い。また、単にΔT(b)=ΔT(c)としても良い。 In the case of the control in FIG. 11, the determination of “ΔT (HC)> ΔT (c)” in S21 in FIG. 13 is also made as “ΔT (HC)> ΔT (b) (> ΔT (c))”. good. Alternatively, ΔT (b) = ΔT (c) may be simply used.
このような温度制御方法を用いることにより、基板加熱ヒータの電源を一度OFFにして、ヒータカバー温度が大きく低下した場合でも、起動昇温モードを利用することで、ヒータカバー60の温度を略均一に保ちながら設定温度へ復帰させる時間を大幅に短縮することが可能となった。加えて、この場合も基板の面内温度分布も±10℃以内とすることができた。
By using such a temperature control method, the temperature of the
本発明では様々な運転時の状態を事前検証した先行熱流束を細分化された複数の発熱部へ所定比率で与えることで、その複数の発熱部の各々をPID制御する場合に発生するハンチングや温度安定化の長期化を大幅に抑制し、迅速で均一な温度分布を得ることが可能となる。 In the present invention, hunting that occurs when PID control is performed on each of the plurality of heat generating portions by giving a predetermined heat flux to the plurality of heat generating portions that have been pre-verified in various operating states. Prolonged temperature stabilization can be greatly suppressed, and a rapid and uniform temperature distribution can be obtained.
1 発熱範囲
2 温度制御部
3 温度センサ
4 制御部
6 先行熱流束設定部
7 演算部
8 PID制御部
9 演算部
10 モード切換部
11 先行熱流束変更部
12 比率設定部
13 リミッタ
14 MV値変換部
20、20−1、…、20−30 棒状ヒータ(ヒータカートリッジ)
22 発熱エレメント
22a 上部発熱エレメント
22b 下部発熱エレメント
22c 中央発熱エレメント
24、24a、24c、24b 導電線
26 発熱部
26a 上部発熱部
26c 中央発熱部
26b 下部発熱部
28 非発熱部
28a 上部非発熱部
28b 下部非発熱部
30 管体
31 屈曲部
32 集電ボックス
33 端子台
34 導入パイプ
35 導電線
40 基板加熱ヒータ
41、41a、41b、41c、41d、41e ヒータユニット
50 ヒータ制御部
52 基板加熱ヒータシステム
59 均熱板
60 ヒータカバー
61 基板保持部
62 基板
80 製膜室
81 放電電極(ラダー電極)
100 真空処理装置
DESCRIPTION OF
22
100 Vacuum processing equipment
Claims (18)
前記複数のヒータユニットで加熱する対象物の温度を測定する温度センサと、
前記複数のヒータユニットの発熱を制御する温度制御部と
を具備し、
前記複数のヒータユニットの各々は、複数の発熱領域を備え、
前記温度制御部は、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域に対応して予め設定された複数の係数値と前記測定温度と設定温度とに基づいて、前記測定温度が前記設定温度になるように、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御する
基板加熱ヒータシステム。 A plurality of heater units arranged in parallel;
A temperature sensor for measuring the temperature of an object heated by the plurality of heater units;
A temperature control unit that controls heat generation of the plurality of heater units,
Each of the plurality of heater units includes a plurality of heat generation regions,
The temperature control unit is configured such that the measured temperature becomes the set temperature based on a plurality of coefficient values set in advance corresponding to the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units, the measured temperature, and the set temperature. As described above, the substrate heater system that controls heat fluxes in the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units, respectively.
前記複数のヒータユニットの各々は、平面に分布してあり、複数の発熱部を有し、
前記温度制御部は、前記複数の係数値と前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱部における熱流束をそれぞれ制御する
基板加熱ヒータシステム。 In the substrate heater system according to claim 1,
Each of the plurality of heater units is distributed in a plane and has a plurality of heat generating portions,
The temperature control unit controls a heat flux in each of the plurality of heat generating units of the plurality of heater units based on the plurality of coefficient values, the measured temperature, and the set temperature, respectively.
前記複数のヒータユニットの各々は、少なくとも一つの棒状ヒータを含み、
前記棒状ヒータは、複数の発熱部を有し、
前記温度制御部は、前記複数の係数値と前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱部における熱流束をそれぞれ制御する
基板加熱ヒータシステム。 In the substrate heater system according to claim 1,
Each of the plurality of heater units includes at least one bar heater,
The bar heater has a plurality of heat generating parts,
The temperature control unit controls a heat flux in each of the plurality of heat generating units of the plurality of heater units based on the plurality of coefficient values, the measured temperature, and the set temperature, respectively.
前記温度制御部は、前記複数の係数値と前記測定温度と前記設定温度とに加えて、前記複数のヒータユニットが設置される真空処理装置の複数の運転モードに対応して予め設定された複数の設定熱流束のうち、制御時の運転モードに対応する対応設定熱流束に基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御する
基板加熱ヒータシステム。 In the substrate heater system according to any one of claims 1 to 3,
The temperature control unit includes a plurality of preset values corresponding to a plurality of operation modes of a vacuum processing apparatus in which the plurality of heater units are installed in addition to the plurality of coefficient values, the measured temperature, and the set temperature. A substrate heater system that controls heat fluxes in the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units based on a corresponding set heat flux corresponding to an operation mode at the time of control among the set heat fluxes.
前記温度制御部は、
前記複数の設定熱流束を記憶し、前記対応設定熱流束を出力する先行熱流束設定部と、
前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、PI制御又はPID制御を行って制御熱流束を出力するPID制御部と、
複数の基板加熱モードに対応して予め設定された前記複数の係数値の複数のグループを記憶し、前記複数のグループのうちの前記制御時の基板加熱モードに対応する対応グループを出力する比率設定部と
を備え、
前記温度制御部は、前記対応設定熱流束と前記制御熱流束と前記対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御する
基板加熱ヒータシステム。 In the substrate heater system according to claim 4,
The temperature controller is
A preceding heat flux setting unit that stores the plurality of set heat fluxes and outputs the corresponding set heat flux;
Based on the measured temperature and the set temperature, a PID control unit that performs PI control or PID control and outputs a control heat flux;
A ratio setting for storing a plurality of groups of the plurality of coefficient values set in advance corresponding to a plurality of substrate heating modes and outputting a corresponding group corresponding to the substrate heating mode at the time of control among the plurality of groups The department and
The temperature control unit controls a heat flux in each of the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units based on the corresponding setting heat flux, the control heat flux, and the corresponding group, respectively.
前記温度制御部は、前記測定温度と前記設定温度との差が第1温度差以上のとき、前記対応設定熱流束及び前記制御熱流束に替わって、予め設定された第1起動用設定熱流束を出力する先行熱流束変更部を更に備え、
前記測定温度と前記設定温度との差が前記第1温度差以上のとき、
前記比率設定部は、前記複数の基板加熱モードの一つである起動昇温モードと判断して、前記起動昇温モードに対応した前記対応グループとしての起動用対応グループを出力し、
前記温度制御部は、前記第1起動用設定熱流束と前記起動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御する
基板加熱ヒータシステム。 In the substrate heater system according to claim 5,
When the difference between the measured temperature and the set temperature is equal to or greater than the first temperature difference, the temperature control unit replaces the corresponding set heat flux and the control heat flux with a preset first start set heat flux. Is further provided with a preceding heat flux changing unit that outputs
When the difference between the measured temperature and the set temperature is not less than the first temperature difference,
The ratio setting unit determines a startup temperature increase mode that is one of the plurality of substrate heating modes, and outputs a start corresponding group as the corresponding group corresponding to the start temperature increase mode,
The temperature control unit controls a heat flux in each of the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units based on the first setting heat flux for activation and the corresponding group for activation, respectively.
前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差以上前記第1温度差未満のとき、
前記先行熱流束変更部は、前記第1起動用設定熱流束に替わって、予め設定された第2起動用設定熱流束を出力し、
前記比率設定部は、前記起動用対応グループを出力し、
前記温度制御部は、前記第2起動用設定熱流束と前記起動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御する
基板加熱ヒータシステム。 In the substrate heater system according to claim 6,
When the difference between the measured temperature and the set temperature is a second temperature difference or more and less than the first temperature difference,
The preceding heat flux changing unit outputs a preset second startup heat flux instead of the first startup setup heat flux,
The ratio setting unit outputs the activation correspondence group,
The temperature control unit controls a heat flux in each of the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units based on the second setting heat flux for activation and the corresponding group for activation, respectively.
前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差未満のとき、
前記先行熱流束設定部は、制御時の運転モードに対応する前記対応設定熱流束を出力し、
前記PID制御部は、前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記制御熱流束を出力し、
前記比率設定部は、前記複数の基板加熱モードの一つである制御自動モードと判断して、前記制御自動モードに対応した対応グループとしての制御自動用対応グループを出力し、
前記温度制御部は、前記対応設定熱流束と前記制御熱流束と前記制御自動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御する
基板加熱ヒータシステム。 In the substrate heater system according to claim 7,
When the difference between the measured temperature and the set temperature is less than the second temperature difference,
The preceding heat flux setting unit outputs the corresponding setting heat flux corresponding to the operation mode at the time of control,
The PID control unit outputs the control heat flux based on the measured temperature and the set temperature,
The ratio setting unit determines a control automatic mode that is one of the plurality of substrate heating modes, and outputs a control automatic correspondence group as a correspondence group corresponding to the control automatic mode,
The temperature control unit controls a heat flux in each of the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units based on the correspondence setting heat flux, the control heat flux, and the control automatic correspondence group, respectively. .
前記製膜室内に設けられ、基板を保持可能で、前記基板加熱ヒータで加熱され、接地電極となる基板保持部と、
前記製膜室内に設けられ、前記基板保持部と対向するように設けられる放電電極と
を具備する
真空処理装置。 A substrate heater system according to any one of claims 1 to 8, provided in a film forming chamber,
A substrate holding unit provided in the film forming chamber, capable of holding a substrate, heated by the substrate heater, and serving as a ground electrode;
A vacuum processing apparatus comprising: a discharge electrode provided in the film forming chamber and provided to face the substrate holding portion.
ここで、前記基板ヒータシステムは、
並列に配置された複数のヒータユニットと、
前記複数のヒータユニットで加熱する対象物の温度を測定する温度センサと、
前記複数のヒータユニットの発熱を制御する温度制御部と
を備え、
前記複数のヒータユニットの各々は、複数の発熱領域を含み、
前記温度制御方法は、
(a)温度制御部が、前記測定温度を取得するステップと、
(b)温度制御部が、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域に対応して予め設定された複数の係数値と設定温度と前記測定温度とに基づいて、前記測定温度が前記設定温度になるように、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御するステップと
を具備する
温度制御方法。 A temperature control method using a substrate heater system,
Here, the substrate heater system is:
A plurality of heater units arranged in parallel;
A temperature sensor for measuring the temperature of an object heated by the plurality of heater units;
A temperature control unit for controlling heat generation of the plurality of heater units,
Each of the plurality of heater units includes a plurality of heat generation regions,
The temperature control method includes:
(A) a temperature control unit acquiring the measured temperature;
(B) The temperature control unit determines that the measured temperature is the set temperature based on the plurality of coefficient values, the set temperature, and the measured temperature that are set in advance corresponding to the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units. And a step of controlling heat fluxes in the plurality of heat generating regions of the plurality of heater units, respectively.
ここで、前記基板ヒータシステムは、
前記複数のヒータユニットの各々が、平面に分布してあり、複数の発熱部を有し、
前記(b)ステップは、
(b1)温度制御部が、前記複数の係数値と前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記測定温度が前記設定温度になるように、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱部における熱流束をそれぞれ制御するステップを備える
温度制御方法。 The temperature control method according to claim 10,
Here, the substrate heater system is:
Each of the plurality of heater units is distributed in a plane and has a plurality of heat generating portions,
The step (b)
(B1) In the plurality of heating units of the plurality of heater units, the temperature control unit is configured so that the measured temperature becomes the set temperature based on the plurality of coefficient values, the measured temperature, and the set temperature. A temperature control method comprising a step of controlling each of the heat fluxes.
ここで、前記基板ヒータシステムは、
前記複数のヒータユニットの各々が、少なくとも一つの棒状ヒータを含み、
前記棒状ヒータは、複数の発熱部を有し、
前記(b)ステップは、
(b1)温度制御部が、前記複数の係数値と前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記測定温度が前記設定温度になるように、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱部における熱流束をそれぞれ制御するステップを備える
温度制御方法。 The temperature control method according to claim 10,
Here, the substrate heater system is:
Each of the plurality of heater units includes at least one bar heater,
The bar heater has a plurality of heat generating parts,
The step (b)
(B1) In the plurality of heating units of the plurality of heater units, the temperature control unit is configured so that the measured temperature becomes the set temperature based on the plurality of coefficient values, the measured temperature, and the set temperature. A temperature control method comprising a step of controlling heat fluxes.
前記(a)ステップは、
(a1)温度制御部が、前記複数のヒータユニットが設置される真空処理装置の複数の運転モードうち、制御時の運転モードを取得するステップを備え、
前記(b)ステップは、
(b2)前記温度制御部が、前記複数の係数値と前記測定温度と前記設定温度とに加えて、前記複数の運転モードに対応して予め設定され複数の設定熱流束のうちの前記制御時の運転モードに対応する対応設定熱流束に基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御する
温度制御方法。 The temperature control method according to any one of claims 10 to 12,
The step (a) includes:
(A1) the temperature control unit includes a step of acquiring an operation mode at the time of control among a plurality of operation modes of the vacuum processing apparatus in which the plurality of heater units are installed;
The step (b)
(B2) In addition to the plurality of coefficient values, the measured temperature, and the set temperature, the temperature control unit is preset in correspondence with the plurality of operation modes, and is controlled during the control of a plurality of set heat fluxes. A temperature control method for respectively controlling heat fluxes in the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units based on corresponding setting heat fluxes corresponding to the operation modes.
前記(a)ステップは、
(a2)温度制御部が、複数の基板加熱モードのうち、制御時の基板加熱モードを取得するステップを備え、
前記(b)ステップは、
(b3)前記温度制御部が、前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、PI制御又はPID制御を行って制御熱流束を出力するステップと、
(b4)前記温度制御部が、前記複数の基板加熱モードに対応して予め設定された前記複数の係数値の複数のグループのうちの前記制御時の基板加熱モードに対応する対応グループを出力するステップと、
(b5)前記温度制御部が、前記対応設定熱流束と前記制御熱流束と前記対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御する
温度制御方法。 The temperature control method according to claim 13,
The step (a) includes:
(A2) the temperature control unit includes a step of acquiring a substrate heating mode at the time of control among the plurality of substrate heating modes;
The step (b)
(B3) The temperature control unit performs PI control or PID control based on the measured temperature and the set temperature, and outputs a control heat flux;
(B4) The temperature control unit outputs a corresponding group corresponding to the substrate heating mode at the time of control among the plurality of groups of the plurality of coefficient values set in advance corresponding to the plurality of substrate heating modes. Steps,
(B5) The temperature control method, wherein the temperature control unit controls the heat fluxes in the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units based on the correspondence setting heat flux, the control heat flux, and the correspondence group, respectively.
(c)前記測定温度と前記設定温度との差が第1温度差以上のとき、前記温度制御部が、前記対応設定熱流束及び前記制御熱流束に替わって、予め設定された第1起動用設定熱流束を出力するステップを更に具備し、
前記(b4)ステップは、
(b41)前記測定温度と前記設定温度との差が第1温度差以上のとき、前記温度制御部が、前記複数の基板加熱モードの一つである起動昇温モードと判断して、前記起動昇温モードに対応した前記対応グループとしての起動用対応グループを出力するステップを備え、
前記(b5)ステップは、
(b51)前記測定温度と前記設定温度との差が第1温度差以上のとき、前記温度制御部が、前記第1起動用設定熱流束と前記起動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御するステップを備える
温度制御方法。 The temperature control method according to claim 14, wherein
(C) When the difference between the measured temperature and the set temperature is equal to or greater than a first temperature difference, the temperature control unit is set in advance for the first startup instead of the corresponding set heat flux and the control heat flux. Further comprising outputting a set heat flux,
The step (b4) includes
(B41) When the difference between the measured temperature and the set temperature is equal to or greater than a first temperature difference, the temperature control unit determines that the temperature rise mode is one of the plurality of substrate heating modes, and the activation Outputting a corresponding group for activation as the corresponding group corresponding to the temperature rising mode,
The step (b5) includes
(B51) When the difference between the measured temperature and the set temperature is equal to or greater than a first temperature difference, the temperature control unit is configured to select the plurality of start-up set heat fluxes and the start-up correspondence group based on the plurality of start-up correspondence groups. A temperature control method comprising a step of respectively controlling heat fluxes in the plurality of heat generating regions of the heater unit.
(d)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差以上前記第1温度差未満のとき、前記温度制御部が、前記第1起動用設定熱流束に替わって、予め設定された第2起動用設定熱流束を出力するステップを更に具備し、
前記(b4)ステップは、
(b42)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差以上前記第1温度差未満のとき、前記温度制御部が、前記起動用対応グループを出力するステップを更に備え、
前記(b5)ステップは、
(b52)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差以上前記第1温度差未満のとき、前記温度制御部は、前記第2起動用設定熱流束と前記起動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御するステップを更に備える
温度制御方法。 The temperature control method according to claim 15,
(D) When the difference between the measured temperature and the set temperature is greater than or equal to a second temperature difference and less than the first temperature difference, the temperature control unit is set in advance instead of the first set heat flux for startup. A step of outputting a setting heat flux for second activation,
The step (b4) includes
(B42) When the difference between the measured temperature and the set temperature is equal to or greater than a second temperature difference and less than the first temperature difference, the temperature control unit further includes a step of outputting the activation corresponding group.
The step (b5) includes
(B52) When the difference between the measured temperature and the set temperature is greater than or equal to a second temperature difference and less than the first temperature difference, the temperature control unit determines that the second set heat flux for startup and the corresponding group for startup are And a step of controlling heat fluxes in the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units, respectively, based on the temperature control method.
(e)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差未満のとき、前記温度制御部が、制御時の運転モードに対応する前記対応設定熱流束を出力するステップを更に具備し、
前記(b3)ステップは、
(b31)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差未満のとき、前記温度制御部が、前記測定温度と前記設定温度とに基づいて、前記制御熱流束を出力するステップを備え、
前記(b4)ステップは、
(b43)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差未満のとき、前記温度制御部が、前記複数の基板加熱モードの一つである制御自動モードと判断して、前記制御自動モードに対応した対応グループとしての制御自動用対応グループを出力するステップを更に備え、
前記(b5)ステップは、
(b53)前記測定温度と前記設定温度との差が第2温度差未満のとき、前記温度制御部が、前記対応設定熱流束と前記制御熱流束と前記制御自動用対応グループとに基づいて、前記複数のヒータユニットの前記複数の発熱領域における熱流束をそれぞれ制御する
温度制御方法。 The temperature control method according to claim 16, wherein
(E) when the difference between the measured temperature and the set temperature is less than a second temperature difference, the temperature control unit further includes a step of outputting the corresponding set heat flux corresponding to the operation mode at the time of control;
The step (b3)
(B31) When the difference between the measured temperature and the set temperature is less than a second temperature difference, the temperature control unit includes a step of outputting the control heat flux based on the measured temperature and the set temperature. ,
The step (b4) includes
(B43) When the difference between the measured temperature and the set temperature is less than a second temperature difference, the temperature control unit determines that the control automatic mode is one of the plurality of substrate heating modes, and the control automatic A step of outputting a control automatic response group as a corresponding group corresponding to the mode;
The step (b5) includes
(B53) When the difference between the measured temperature and the set temperature is less than a second temperature difference, the temperature control unit, based on the corresponding set heat flux, the control heat flux, and the control automatic correspondence group, A temperature control method for controlling heat fluxes in the plurality of heat generation regions of the plurality of heater units, respectively.
(g)請求項10乃至17のいずれか一項に記載の温度制御方法を用いて、前記基板保持部及び前記基板を加熱する工程と、
(h)前記製膜室内で、接地電極としての前記基板保持部と前記基板保持部と対向するように設けられた放電電極との間で原料ガスのプラズマを発生させ、前記基板上に薄膜を製膜する工程と
を具備する
薄膜製造方法。 (F) a step of holding the substrate in a substrate holding unit as an object to be heated in the film forming chamber;
(G) using the temperature control method according to any one of claims 10 to 17, heating the substrate holding part and the substrate;
(H) In the film forming chamber, a plasma of a source gas is generated between the substrate holding portion as a ground electrode and a discharge electrode provided to face the substrate holding portion, and a thin film is formed on the substrate. A method for producing a thin film comprising: forming a film.
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